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沒有被采用的智能道路

時間:2024-01-30

1925年12月一個涼爽的日子,小查爾斯?阿德勒(CharlesAdler Jr.)站在巴爾的摩北部國道瀑布路(Falls Road)邊,在那里測試他的最新發明——一個電磁裝置,如果汽車以危險速度行駛,該裝置可以自動降低車速。阿德勒在路面下埋入了磁鐵板,形成了一條不穩定的曲線,他正等待著特制的汽車碾過這些磁鐵。磁鐵會激活與車輛發動機相連的調速器,將車速降至24公里/小時。●當時鐵路交叉口經常會發生死亡事故,阿德勒便研制出了這種自動速度控制系統。不久,他開始設想這種系統的各種應用環境——“危險的十字路口、學校所在街道、急轉彎處,甚至是陡下坡”,《巴爾的摩新聞》(BaltimoreNews)上的一篇文章中這樣寫道。

那天,阿德勒和他的支持者們親眼看著測試車輛沿瀑布路行駛。磁鐵激活了調速器,降低了車速;這次演示進行得很順利。接下來的一年里,阿德勒不斷推廣他的發明,吸引投資者。他有充分的理由滿懷希望:美國各地交通事故數量不斷上升,各界都呼吁尋找解決辦法。幾年前,他為鐵路交叉口設計的一種道路信號燈已經被全美40家鐵路公司采用。

然而,一年多之后,阿德勒的努力卻并未取得什么進展。在接下來的10年里,他不斷改進設計,推出新的發明,但許多讓道路變得更安全的發明都沒有被廣泛采用。

現在看來,阿德勒的自動速度控制系統有點像智能道路或智慧交通系統的早期版本。如今的這些傳感系統和通信系統會把前方路況告訴駕駛員或全自動車輛,從而提高安全性和效率。當車輛靠近擁堵路段、事故現場或危險交叉口時,這些系統可能會自動降低汽車速度,很像阿德勒當初試圖完成的事情。實際上,他就像一個超前于時代的人。如果能理解阿德勒為什么會失敗,我們將能更好地了解創新的本質以及大眾對新想法的接受程度。

1899年,也就是阿德勒出生的那一年,亨利?H?布利斯(HenryH. Bliss)成為第一個死在汽車輪下的美國人,他在紐約市的街道上被一輛電動出租車碾壓致死。從那之后,交通事故死亡人數快速攀升。1913年,美國道路上行駛著126萬輛汽車,4200人死于交通事故;到1925年,當阿德勒進行他的試驗時,死亡人數增長了4倍多,達到21900人。

當然,這些問題不只存在于美國。實際上,凡是有汽車的地方,交通事故的死亡人數都在上升。回到1869年,愛爾蘭科學家瑪麗?沃德(MaryWard)就被一輛實驗蒸汽汽車撞死,成為全世界第一個死于汽車事故的人。

隨著死亡人數的增加,公眾輿論也在不斷升級。1920年,《芝加哥論壇報》(Chicago Tribune)開設了一個每日專欄,詳細說明芝加哥的交通事故死亡情況。此外,許多美國城市都受到了交通擁堵的困擾。整個與汽車相關的交通系統——道路、十字路口、橋梁以及其他配套基礎設施——都是一團糟。

激進的立法者和活動家開始著手改革汽車世界。美國一些城市和州開始要求車主接受剎車和車頭燈檢查,而且要購買車險。首批電子交通信號燈就在這種情況下出現了,1912年和1914年分別安裝于鹽湖城和克利夫蘭。

企業家們也嗅到了商機,無論是新公司還是早已成立的公司都爭相推銷相關系統。這導致的結果之一是各種不同的交通控制信號和標識的激增。其中有很多在我們今天看來都完全不可思議。例如,密爾沃基蘑菇(MilwaukeeMushroom),就是一個類似過濾網樣式的金屬格柵,放在十字路口的中間,指引左轉駕駛員圍繞中心點轉彎,而不能從十字路口斜穿而過。1921年,當紐約在第五大道開啟該市首個電子交通信號燈時,黃燈代表著第五大道上的車輛可以通行,而邊道上的交叉行駛車輛需要停車;紅燈代表第五大道和邊道上的所有車輛都要停下;綠燈表示只有邊道上的車輛可以通行。

阿德勒便是眾多一頭扎進這一新興領域的發明者之一。他出生于巴爾的摩一個富裕家庭,就讀于著名的帕克學校,但是學業上比較吃力。阿德勒后來寫道:“因為我的分數太低,父親以為我智力可能有些問題。”父親帶他去看心理醫生,而這位醫生卻說:“您有一個出色的兒子,他擁有豐富生動的想象力。應該鼓勵他進行發明創造。”

阿德勒很早便表現出了技術天分。14歲的時候,他就發明了一個電動制動裝置,5年后獲得了專利。參加完第一次世界大戰后,他在約翰?霍普金斯大學進行了短暫的工程學學習,但是他的學業依然存在困難,不久便退學了。

他的穿著打扮和行為舉止都不像一個大學退學生。即便年輕的時候,阿德勒的穿著也一絲不茍,無可挑剔,嘴里經常叼著一個煙斗;后來一位記者評論說,他“可能是用華麗衣著來驅動信號燈的”。阿德勒也毫不缺乏自信,他會自己寫信介紹他的最新發明,即便那時他還沒有多少內容可以展示。年齡大一些后,他經常和自己的車——幾輛克爾維特、瑪莎拉蒂、凱迪拉克、名爵,還有一輛勞斯萊斯——拍些專業照片。

1919年初,阿德勒在馬里蘭和賓夕法尼亞鐵路公司找到了一份工作。該公司總裁O?H?南斯(O. H.Nance)從阿德勒寫給《馬里蘭駕駛者》(Maryland Motorist)的一篇文章中了解到他青少年時期發明的電動制動裝置。出于好奇,南斯請阿德勒來解決一個一直存在的問題:公司在鐵路與公路的平交道口安裝了電子警示信號,但信號經常失效。阿德勒很快拿出了解決辦法:使用一種新型繼電器,并使燈以串聯的方式與電鈴相連。即便電鈴沒有響,燈也會繼續點亮。這項發明奏效了,阿德勒也被提拔為信號工程師,并有了一間辦公室和一個實驗室來開展他的試驗。

阿德勒的首個重大項目是為平交道口設計一種新型閃爍信號。當時,許多車輛都不愿意在鐵路道口前停車,因此結果毫不令人意外,每年大約有1500人死于汽車和火車的相撞事故。最終的解決辦法是盡可能消除這種鐵路道口,將鐵路線建在公路上方或下方。同時,美國鐵路業貿易組織美國鐵路協會(ARA)要求其成員公司在這種交叉口安裝某種閃爍信號標志。

在阿德勒設計的系統里,火車靠近交叉口時會自動觸發系統。兩盞燈將交替閃爍,這就是搖擺信號,模仿的是用揮舞燈籠警告來車的方式。阿德勒的閃爍信號得到了ARA的認可,40多家鐵路公司都采用了這種信號。

然而,阿德勒的雄心壯志不僅僅在于鐵路信號。1930年,在家庭的資助下,他離開了Ma & Pa鐵路公司,開始全職從事發明。 

在離開鐵路公司之前,他就已構想出自動速度控制系統。1924年10月1日,當他在翻閱他細心保存的實驗室筆記時,這個想法出現了。毫無疑問,他從火車自動控制技術中獲得了靈感。這一技術不單單依靠火車司機來限制速度。19世紀中期這個想法就存在了,但一直沒有得到廣泛采用。(實際上,就像最近西班牙和費城發生的致命脫軌事故所警示的那樣,火車自動控制仍然不夠普遍。)

阿德勒也很熟悉汽車調速器,以及這項技術引發的爭論。此前一年,4.2萬人在辛辛那提簽名請愿,呼吁在所有車輛中安裝調速器,將速度限制在25英里/小時(約42公里/小時)甚至更低。但經過全國駕駛員的抗議后,這個要求未能實現。阿德勒認為他的系統只會在特別危險的情況激活調速器,應該會更受大家的歡迎。

阿德勒在瀑布路上所演示的系統是這樣工作的:在距離危險點大概20米遠的路面下埋入一系列條形磁鐵,它們相互之間以及與路面之間均保持平行,排列成一個向下傾斜的斜面,以使北極最接近路面。與此同時,測試車輛的前軸附近裝有一個包含針形磁鐵(類似指南針上的指針)的小型繼電器。當車輛到達埋有磁鐵的路面時,針形磁鐵將開始轉動,立刻開啟繼電器。而這個繼電器與一個更大的繼電器相連。

第二個繼電器位于引擎蓋下的一個盒子里,與汽車的點火開關和調速器相連。繼電器包括兩個線圈和一個鐘擺,兩個線圈裝在鐘擺的兩側,鐘擺作為線圈之間的電樞。當鐘擺停在一個線圈上時,會關閉一個電路,從而使激發汽車點火系統的電流不能正常流通。當鐘擺收到針形磁鐵繼電器傳來的電子脈沖時,就會向另一個線圈擺動,迫使點火電流流過調速器。速度在24公里/小時或以下時,調速器會允許電流經點火系統流至車輛的火花塞;速度超過24公里/小時后,這一電流將被切斷,車速也隨之降低。最后,車輛將通過埋在路上的第二套磁鐵,針形磁鐵繼電器會發出另一個脈沖,促使鐘擺擺動回另一個線圈,恢復點火電流。(基本上,鐘擺電樞就像一個電機觸發開關。)

阿德勒知道他可能需要花很大的精力來推廣他的想法。他屬于歷史學家埃里克?欣茨(EricHintz)所說的“后英雄”發明家一代,追隨托馬斯?愛迪生和亞歷山大?格拉漢姆?貝爾的腳步。雖然大眾非常尊敬這些工程學偶像,但在20世紀初,一名孤獨的發明家并沒有什么魅力。那時,大型企業都是通過創建研發實驗室來將發明變成一種內部行動的。隨著有組織的研究日益普遍,獨立發明家越來越關注授權轉讓他們的專利發明,而不是試圖自己制造。但企業自然不愿意使用外部技術,不然設立內部研發實驗室做什么?所以,發明家們不得不宣傳他們的技術以期獲得一絲成功的希望。

阿德勒在1924年10月獲得靈感之后的幾個月里,開始為他的系統設計元件,并推銷他的想法。他還有一本記錄他推廣努力的剪貼簿,內容像發明的技術細節一樣詳盡。他跟鐵路業的聯系人討論了他的想法,比如,巴爾的摩與俄亥俄鐵路公司的信號工程師和負責維護與安全業務的副總裁,以及當時全國最有影響力的信號設計師——賓夕法尼亞鐵路公司首席信號工程師A?H?拉德(A. H.Rudd);他們都作出了熱情的回應。1925年1月,阿德勒在美國國家安全委員會與美國安全工程師協會于巴爾的摩舉行的聯合會議上作了演講。而且他還聯系了美國600多家報紙、雜志和工程期刊;其中數百家媒體對阿德勒的想法進行了報道,包括《大眾科學》和《紐約晚郵報》。但是行業里最重要的期刊《鐵路時代》(RailwayAge)拒絕了阿德勒的文章。

他并沒有就此止步。阿德勒已經看到,美國鐵路協會的認可促使幾十家鐵路公司都采用了他的搖擺信號。所以,他在尋找一個相當權威的機構來支持他的速度控制系統。時任商務部長的赫伯特?胡佛(HerbertHoover)是科班出身的工程師,他剛剛創立了“國家道路與高速路安全大會”(National Conference of Street and HighwaySafety)以處理美國公路的事故死亡問題。這是首次為提高汽車安全而作出的聯邦級別的努力。大會由鐵路、有軌電車和汽車公司的高管,教育專家,統計學家,精算師等組成,他們會定期研究減少事故的方法。該組織提出了許多重要的解決方案,包括一套標準化的交通法。

阿德勒聯系了負責大會日常工作的歐內斯特?格林伍德(Ernest Greenwood);他痛快地支持了阿德勒的計劃。受到鼓勵后,阿德勒把他剛剛在《安全工程》(SafetyEngineering)期刊上發表的文章重印后,發給了大會的600名代表。

但是阿德勒誤解了大會的本質。胡佛有意避免聯邦監管,更喜歡讓企業和州政府及地方政府自愿行動;他是本著這種精神創建大會的。即使他有其他想法,也沒有聯邦法律或法規會給予胡佛監管汽車設計或公路建設的權力。阿德勒的發明需要政府多個層級和汽車行業之間進行協調。如果沒有權威機構強制在汽車里安裝調速器、在公路上埋植磁鐵板,這個系統就無法發揮作用。再過40年,汽車和公路聯邦監管制度也不會變成法律。

阿德勒并沒有退卻。到1925年5月,他已聚集了一群財務支持者。緊隨著1925年的成功測試,他又繼續向記者、信號制造商、警察局長、州摩托車-汽車管理人員以及潛在投資者演示他的系統。他表示,地方權力機構可以通過出售危險點警示信號標志上的廣告位,來補給磁鐵安裝費用。他認為,可以將安裝調速器變成車輛年審的一個要求。

阿德勒試圖引起汽車制造商興趣的努力都是徒勞。因此,自1926年年中起,他開始將注意力從小汽車轉移到公共汽車和商務車上。與保險公司高管交談后,他相信,保險費將成為推動商業車隊采用這一系統的一大誘因。“因使用設備而降低的保險費應該更能彌補公交公司使用這些設備所產生的花費。”他在筆記本中寫道。

這并不是一廂情愿的想法,這一時期,美國郵政部及其他擁有大量汽車和卡車的機構都在安裝調速器。(少數公司,如病蟲害防治公司Orkin,今天還在這樣做。)阿德勒也說服了馬里蘭州的兩家公交公司安裝他的系統進行演示。

他還不斷地修改技術,推廣“儀表盤信號自動單元,實現更好的汽車使用體驗”。路面下的磁鐵還是會觸發商務車上的調速器,但對普通車來說,它們只是會激活儀表盤上的燈,警示駕駛員即將接近危險點。阿德勒推斷:“磁鐵一旦得到安裝,將打開一個自動儀表盤信號市場。”

但是阿德勒的項目逐漸失去了支持動力。1926年12月15日,他的投資者們開會決定暫停工作,直到他們可以證實胡佛將在美國全國安全大會上推廣這個系統。但胡佛一直沒有那樣做。第二個月,一位投資者試圖獲得馬里蘭州州政府的許可,通過打廣告來抵消磁鐵費用,但即使這份努力也化為泡影。1927年初,阿德勒停止了在筆記本上記錄活動。 

然而他并沒有放棄實現交通安全自動化的嘗試,依舊繼續開發汽車安全設備,20世紀20年代末,他的聲音驅動型交通信號取得了小范圍成功。當司機遇到紅燈停車時,鳴笛將使信號燈變色。該系統旨在用于車輛較少的公路和主要大道的交叉口,以及只有當司機不得不通過時才需要變燈的交叉口。

通用電氣公司采用了阿德勒的聲音觸發交通信號,將它作為交通管理創新措施的一部分以進行捆綁銷售。但很快阿德勒的這個辦法被另一項發明超越——在公路路面下埋入兩塊金屬板,以此感知車輛的存在,無須駕駛員進行任何操作。

同時,交通控制系統周圍的開放性被關閉了。20世紀30年代初,那些我們今天還在使用的交通安全技術,比如三色交通信號燈和標準道路標志,已基本就緒。30年代末,阿德勒放棄了他的道路安全工作,轉而開始關注航空安全。

阿德勒的自動速度控制系統為何失敗了?這項技術似乎是可以發揮作用的,雖然我們輕易便能想到它的缺陷。比如,如果車上的設備出現故障會怎樣?如何防止司機關閉這個設備?不過阿德勒系統遇到的最大障礙并不是技術問題。最終使它失敗的是缺少相關法律和政府機構來強制使用該系統。

2014年2月3日,創建于1966年、旨在監督汽車安全標準的美國國家公路交通安全管理局宣布,正在考慮要求所有在美銷售車輛采用車對車(V2V)通信技術。“這項技術將實現車輛之間的‘對話’,最終避免許多撞車事件的發生,提高安全性。”宣布這項決定的新聞稿中如此寫道。自那之后,該機構一直在推廣這項技術,并推動制定實現這種系統所需要的規章。很多汽車專家認為,在實現V2V通信之后,必然出現的將是智能道路和自動化汽車,例如谷歌的無人駕駛汽車。

技術企業和汽車制造商正在為實現這樣的未來而努力。然而,那個未來何時到來,很大程度上取決于20世紀60年代首次通過的控制汽車設計和公路建設的聯邦法律。雖然今天的汽車制造者在豪華車型中引入了很多新的安全技術作為賣點,比如氣囊、防抱死制動、電子穩定控制系統、后視鏡倒車攝像頭,但還是需要聯邦措施將這些技術推廣到所有新車中。在阿德勒那個時代,不存在這樣的法律。他實際上是超前于他所在的時代的,但就像他的經歷所展示的那樣,一項創新能否獲得成功,既依賴于技術自身的質量,也同樣依賴于我們制度的質量。

作者:Lee Vinsel 

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